车辆自适应巡航控制系统(ACC)设计

课件7--自适应巡航控制系统ACC课件7---自适应巡航控制系统（修订稿）目录：一、概述二、发展历程三、功能自适应巡航控制系统ACC的英文全称是“AdaptiveCruiseControl”，中文意思是“自适应巡航控制”。

自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。

在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。

当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。

自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。

当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC 控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。

自适应巡航控制(ACC)是一个允许车辆巡航控制系统通过调整速度以适应交通状况的汽车功能。

安装在车辆前方的雷达用于检测在本车前进道路上是否存在速度的车辆。

若存在速度更慢的车辆，ACC系统会降低车速并控制与前方车辆的间或时间间。

若系统检测到前方车辆并不在本车行驶道路上时将加快本车速度使之回到之前所设定的速度。

此实现了在司机无操作干预下的自主减速或加速。

ACC自适应巡航控制车速的主要方式是通过发动机油控制和适当的制动。

自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。

在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。

当与前车之间的距离过小时，控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。

功能简单点来讲就是自适应巡航会根据车辆的周围环境自动改变巡航速度，普通的定速巡航就是前面有堵墙你不踩刹车它也会按照你设定的速度撞上去！自适应巡航控制系统功能1、通过车距传感器的反馈信号，自适应巡航ACC）控制单元可以根据车辆物体道路的移动速度判断情况，并控制车辆的行驶状态；通过感知的驾驶者施加在踏板上的力，ACC控制单元可以是否执行巡航控制，以减轻驾驶者的疲劳。

ADAS算法设计（五）：ACC算法设计自适应巡航控制ACC为一项L1级的驾驶舒适性ADAS功能，是对定速巡航控制CC的功能升级，本文将介绍ACC的算法设计。

一、ACC算法功能定义自适应巡航控制ACC通过车辆前方的传感器持续探测前方道路，当发现与前车距离过小时，ACC主动控制车辆进行减速；当与前车的距离增加到安全距离时，ACC按照设定车速控制车辆行驶。

同时ACC 可控制车辆自动跟随前车至停车，并重新启动ACC算法的功能定义如下：1) ACC适用于（0~200）km/h2) 定速巡航功能；3) 自动跟车功能；4) Stop&Go启停功能；5) 驾驶员可通过HMI设置ACC功能的开启与关闭；6) 驾驶员可通过HMI设定巡航速度；7) 驾驶员可通过HMI设定跟车时距。

二、ACC控制系统接口根据ACC算法功能定义，ACC控制系统需输入车速、跟车时距、挡位等整车信号及传感器感知到的纵向相对距离、横向相对距离、相对速度等信息，而需要输出纵向控制等信号。

具体见下表1 表 1 ACC控制系统接口输入/输出信号备注输入A CC功能开关/功能取消信号/功能启动/恢复信号/巡航车速信号（km/h）跟车时距信号时距挡位挡位信号/本车车速信号（m/s）制动踏板信号/纵向相对距离（m）侧向相对距离（m）相对速度信号（m/s）输出A CC加速度/减速度信号（m/s2）A CC纵向控制使能/ACC状态信号/ACC制动预警信号/真实车速反馈信号/三、ACC控制系统算法ACC控制系统算法主要由目标选择模块、车辆加速度估算模块、状态控制模块和执行器控制模块四部分组成，以下分别介绍：1) 目标选择模块ACC目标选择模块的功能是根据前方车辆状态进行定速巡航和自动跟车状态的选择，系统根据前方车辆的相对速度、相对距离和设置的巡航车速信息进行预处理，提取出相对危险的目标进行跟踪。

2) 加速度估算模块ACC加速度估算模块的功能时速度跟踪控制和制动预警：速度跟踪控制采用PID控制算法，对相对速度和相对距离（输入信号）进行PID控制，设置相应积分饱和阈值和参数整定实现。

智能车辆自适应巡航控制系统设计随着科技的发展和人们生活水平的提高，汽车成为了大多数人出行的必需品。

但是，随着如此多人使用汽车，交通拥堵、事故和污染等问题也随之而来。

为了解决这些问题，智能车辆的概念应运而生。

智能车辆是指配备了先进的传感器、计算机、通讯系统和控制系统的汽车，可以自主运行、感知周围环境、做出决策并执行任务。

而智能车辆自适应巡航控制系统就是其中一个重要的应用，它可以让汽车根据路况和实时交通情况调整巡航速度和距离，从而提高行车安全性和燃油经济性。

本文将探讨智能车辆自适应巡航控制系统的设计和原理。

一、智能车辆自适应巡航控制系统的作用智能车辆自适应巡航控制系统的主要作用是根据车辆所处的环境条件和实时交通情况，自动控制车辆的速度和距离，从而减少驾驶员的工作量并提高行车安全性和燃油经济性。

该系统利用车载传感器和地面交通信号控制系统收集路况和交通信息，并通过车辆自身的计算机处理这些数据，操纵车辆的油门、制动和转向，以保持车辆的速度和距离。

二、智能车辆自适应巡航控制系统的原理智能车辆自适应巡航控制系统的工作原理主要包括两部分：车辆位置和状况的感知（即数据采集），以及基于感知数据的控制策略的制定与执行。

1、数据采集车辆位置和状况的感知主要通过车辆传感器来实现。

传感器通常分为激光雷达、摄像头、惯性测量单元、超声波传感器、雷达等多种类型。

这些传感器会不断地扫描车辆周围的环境，收集路况和交通信息，例如周围车辆的速度、距离、方向和加速度等。

2、控制策略的制定与执行感知数据的处理和控制策略的制定和执行是智能车辆自适应巡航控制系统的核心。

该系统需要根据车辆周围的路况和交通情况，制定相应的控制策略来调整车速和距离。

比如，在高速公路上，车辆应该保持一定的巡航速度，而在城市道路上则应该减速，以应对交通密集的情况。

控制策略的主要目标是优化车速、车距和舒适性。

具体来说，该系统首先通过传感器获取前方车辆的速度和距离，然后搭配自身车速和制动状态，根据巡航距离和巡航速度来计算出应达到的车距和速度，再以控制策略来操纵车辆的油门、制动和转向等部件，使车辆保持在合适的速度和距离上，保持车辆的行车安全和舒适性。

车辆自适应巡航控制系统的算法研究1. 本文概述本文主要研究车辆自适应巡航控制系统（ACC）的算法。

ACC系统是在传统定速巡航控制基础上发展起来的新一代辅助驾驶系统，它能够减轻驾驶者的疲劳，提升驾驶的舒适性，增加交通车辆流量，并降低交通事故的发生。

控制算法是ACC系统控制单元的核心，其选取对于实现理想的控制要求至关重要。

本文将从ACC系统的研究概况入手，探讨ACC系统的间距策略、数学建模和控制算法设计，并通过仿真实验对系统性能进行分析。

通过本文的研究，旨在为车辆工程、控制理论与工程、交通信息工程与控制等领域的专业人员提供参考，促进ACC系统在智能交通中的推广和应用。

2. 自适应巡航控制系统概述自适应巡航控制系统（Adaptive Cruise Control，ACC）是一种先进的驾驶辅助系统，它基于传统的巡航控制系统，并增加了与前方车辆保持合理间距的功能。

ACC系统利用安装在车辆前方的雷达或激光传感器来检测前方道路上的车辆，并根据交通状况自动调整车辆的速度。

当ACC系统检测到前方有速度更慢的车辆时，它会自动降低车辆的速度，以保持与前方车辆的安全距离。

如果前方道路畅通，ACC系统则会逐渐加速，使车辆恢复到设定的巡航速度。

这种自适应的巡航控制功能可以在不驾驶员干预的情况下实现车辆的自主减速或加速，从而提高驾驶的安全性、舒适性和便利性。

ACC系统通过发动机油门控制和适当的制动来实现车速的调整。

它可以根据不同的驾驶场景和交通状况，智能地选择合适的控制策略，以确保车辆在各种情况下都能平稳、安全地行驶。

ACC系统还可以与其他驾驶辅助功能（如车道保持辅助、碰撞预警等）协同工作，为驾驶员提供更加全面的驾驶支持。

3. 安全距离算法研究通过车对车通信功能，获取前车的制动性能参数、车辆状态信息和车辆类型。

这些信息包括前车的标准制动距离、制动协调时间、临界载重系数、行驶车速、载重系数和当前峰值附着系数等。

同时，本车也需要获取自身的制动性能参数和车辆状态信息。

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计1　上层加速度控制器的设计自适应巡航控制器分为上下两层，上层控制器主要包含了PID控制，模糊控制两个部分。

因上层控制器输出汽车期望加速度，而下层控制器利用得到的期望加速度输出转矩，针对上层而言，计算期望加速度的算法决定了输出期望加速度的效果。

期望加速度应该在稳定性上提出较高要求，兼顾准确性与快速性。

2　定速巡航模式中的PID算法设计速度控制算法使汽车在行驶过程中的车速接近设定的行驶速度。

本文目标行驶速度采用定速模式情景，目标行驶速度为驾驶员人为设定速度。

速度控制算法的实现过程如下：将车速传感器输入汽车当前行驶的车速，与驾驶员人为标定的速度的差值，输入到控制器中，输出为电机的转矩并将这一参数作为输入量输入到开关磁阻电机中，使汽车达到设定的目标行驶速度。

因PID控制本身难度较小，稳定性强，所以选用此种算法来实现对速度的控制。

在本次设计中对PID控制器的比例系数Kp选用15.331，微分系数Kd选用0.112，积分系数Ki选用0.012，在Simulink中建模，对P，I，D三个参数加以调整仿真发现：系统在短时间内输出稳定在1.812m/s2的加速度a-ses，稳定性良好，满足实际需求。

当加速度数值较高时会严重影响驾驶员与乘客的乘车舒适性。

根据Moon Seungwuk 等人分析驾驶员的主观评价与行车数据，发康惠铭monash university Malaysia摘 要：自适应巡航系统（ACC）利用汽车周围的雷达来检测该汽车周围的情况，对车前某一区域的车速与距离进行判定，自动对车辆速度与跟车距离进行调节。

本设计从MATLAB仿真软件出发，对汽车自适应巡航系统的上层控制器和驱动电机进行设计，在Simulink中得到了稳定性强，抗干扰性能高的电机模型；在MATLAB的模糊推理系统中得到了输入D r（两车距离），V r（两车速度）与输出加速度a-ses的三维数学模型，从MATLAB的三维模型中可知，该上层控制器曲面光滑程度较好，表明输出接近连续；曲面的起伏较为平缓，表明性能优良，符合设计应用需求。

ACC（自适应巡航控制系统）操作设定及传感器校准1功能操作/设定ACC功能的接通/关闭、以及功能设定均通过操纵拨杆实现。

当操纵拨杆往司机方向拉动时，ACC功能处于接通状态；往反方向拨动则可进行关闭。

当ACC功能接通时，电子稳定控制（ESC）功能和电子驱动防滑调节（ASR）功能同时被激活，且无法进行关闭。

通过操纵拨杆上的SET按键可将当前车速设定为期望的巡航车速进行存储。

当向上拨动操纵拨杆时，进而相应的提高期望的巡航车速，往下拨动操纵杆时，可相应的降低期望的巡航车速。

（每次车速以5或10km/h为一个基准单位进行变化）期望车距（本车和前车）的设定有四个级别，通过操纵拨杆上的滑动开关来实现。

往1方向滑动开关则可实现减小车距，往2方向滑动开关则可实现增大车距。

ACC调节车距取决于相应的车速，即车距的调节不是恒定的行驶距离，而是一个时间上的恒定间隔。

2数据传输↑↑↑(果果的小提示：看不清的点开大图噢)通过操纵拨杆接通ACC功能，通过显示和操纵CAN总线传送到网关J533，同时J533通过FlexRay总线接收车距调节控制单元、传感器电子控制单元、ABS控制单元、水平调节控制单元、图像处理控制单元传来的信号；于此同时发动机和变速器控制单元通过驱动CAN 总线选择性接收来自J533的信号，进而实现车辆的加速、减速、制动等ACC系统功能。

3传感器校准ACC系统具有完备的自诊断能力，会将识别到的事件和相应环境条件存储到故障存储器内，其诊断地址码为13/8B。

尽管雷达波束的传播性能很强，但是ACC系统也会因为视线不佳而关闭。

如：天气原因，特别是在水沫多、浓雾、降雪的环境下；雷达传感器透镜表面脏污；以及行驶在隧道内时均会影响雷达波束的传播。

当出现以下情况时，必须对传感器进行校准调节：△ 调整/改变了后桥的轮距△ 拆装过ACC-单元△ 拆装过前保险杠△ 前保险因受较大外力而造成损伤△ 水平失调角超过了±0.8°在配备有两个ACC-单元的车辆中，进行校准时应先调节主控传感器，再调节从控传感器。

ACC自适应巡航（Adaptive Cruise Control）是一种智能化的自动控制系统，它结合了汽车自动巡航控制系统CCS和车辆前向撞击报警系统FCWS。

其工作原理主要通过以下几个部分共同完成：
1. 雷达传感器：在ACC系统中，测距雷达用于测量自车与前方车辆的车头距离、相对速度和相对加速度。

它是自适应巡航控制系统中的关键设备之一。

2. 电子控制单元（ECU）：负责根据内存中的程序和数据对各种传感器输入的信息进行运算、处理和判断，然后输出相应的指令。

3. 巡航控制开关、车速设定器、车距设定器、状态显示器和报警器等：这些设备共同实现对车辆行驶速度、车距和状态的设定和监控。

在车辆行驶过程中，ACC系统通过雷达传感器持续扫描前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。

当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元会协调制动防抱死系统、发动机控制系统等，使车辆适当制动，并降低发动机输出功率，以保持安全距离。

当与前车距离增加至安全距离时，ACC控制单元会控制车辆按照设定的车速行驶。

ACC自适应巡航主要分为两种情况：前方有车时，系统会根据车主设定的跟车距离进行巡航；前方没有车时，系统会自动根据车主设定的巡航速度匀速前进。

总之，ACC自适应巡航系统通过雷达传感器、电子控制单元等部分，实现对车辆行驶速度、距离和状态的智能控制，确保车辆在行驶过程中的安全。